煤礦主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)控制系統(tǒng)改進(jìn)探討

董京閣，朱發(fā)和，金明明

安徽省淮北市楊柳煤礦保運(yùn)一區(qū)

煤礦主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)控制系統(tǒng)改進(jìn)探討

董京閣，朱發(fā)和，金明明

安徽省淮北市楊柳煤礦保運(yùn)一區(qū)

從煤礦礦井的主通風(fēng)機(jī)不通風(fēng)倒機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)看，它的工控機(jī)如果使用時(shí)間過久就會(huì)造成死機(jī)，因而應(yīng)該在交換機(jī)上連接傳感器，運(yùn)用不同的工控機(jī)共同讀取數(shù)據(jù)。針對(duì)溫度巡檢儀、電參數(shù)采集模塊所輸出的RS485信號(hào)不能在交換機(jī)上進(jìn)行直接接入的情況，提出相關(guān)的改進(jìn)方案，并根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)，擇優(yōu)選擇增加PLC的RS485模塊方案。采用這樣方案可以讓系統(tǒng)更好地運(yùn)行，預(yù)期效果較佳。

通風(fēng)系統(tǒng)；倒機(jī)原理；串口服務(wù)器

一、通風(fēng)系統(tǒng)及倒機(jī)原理與方法

（一）原理

它的原理就是在以往的通風(fēng)機(jī)上加入兩個(gè)聯(lián)動(dòng)風(fēng)門，水平與垂直風(fēng)門各一個(gè)。風(fēng)門都是百葉窗式的，能夠讓風(fēng)門開閉時(shí)間更短。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)備用風(fēng)機(jī)打開以后，水平風(fēng)門進(jìn)風(fēng)流，且從出風(fēng)口出去；待運(yùn)轉(zhuǎn)正常以后，就把垂直風(fēng)門關(guān)閉并將水平風(fēng)門打開，讓風(fēng)機(jī)空轉(zhuǎn)；將垂直風(fēng)門打開以后關(guān)閉水平風(fēng)門，使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)備用風(fēng)機(jī)正常運(yùn)作以后，原來(lái)的風(fēng)機(jī)就停轉(zhuǎn)，以達(dá)到倒機(jī)目的。[1]

（二）方法

煤礦通風(fēng)的方法多種多樣，其主通風(fēng)機(jī)的工作方式也各有不同，無(wú)論是運(yùn)用什么樣的方式，每月都要切換一次備用通風(fēng)機(jī)。當(dāng)下，很多煤礦的主備用通風(fēng)機(jī)倒換都是以手動(dòng)未完成來(lái)進(jìn)行，即通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)、風(fēng)門關(guān)閉、啟動(dòng)備用通風(fēng)機(jī)風(fēng)門、運(yùn)轉(zhuǎn)備用通風(fēng)機(jī)。

二、主通風(fēng)機(jī)倒機(jī)控制系統(tǒng)

（一）設(shè)計(jì)要求

高突礦井如果以當(dāng)前的方式倒機(jī)運(yùn)行主通風(fēng)機(jī)，就算停機(jī)三四分鐘還是會(huì)產(chǎn)生瓦斯超限的問題，不利于安全生產(chǎn)。所以，要做到不停風(fēng)，那么首先就要做到不停機(jī)。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該考慮到穩(wěn)定的井下通風(fēng)系統(tǒng)、井下瓦斯符合標(biāo)準(zhǔn)、通風(fēng)機(jī)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、雙回路供電網(wǎng)承載力等等問題，而且必須要符合安全經(jīng)濟(jì)、節(jié)能可靠的原則。

（二）重點(diǎn)問題分析

從通風(fēng)機(jī)正常倒機(jī)來(lái)看，其中的一般問題出現(xiàn)在不通風(fēng)倒機(jī)中就會(huì)產(chǎn)生很多問題：一是倒機(jī)為了讓通風(fēng)設(shè)備安全，該怎樣避開通風(fēng)機(jī)喘振區(qū)域；二是通風(fēng)機(jī)設(shè)備安全受通風(fēng)機(jī)的大風(fēng)阻下堵轉(zhuǎn)的影響；三是倒換中同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)風(fēng)門，風(fēng)路短路出現(xiàn)在備用通風(fēng)機(jī)開啟前，甚至是因風(fēng)路短路導(dǎo)致的備用通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)而對(duì)正向啟動(dòng)產(chǎn)生阻力；四是帶壓力中漸增的阻力影響風(fēng)門開閉；五是怎樣讓倒機(jī)中通風(fēng)系統(tǒng)不出現(xiàn)失穩(wěn)問題，避免井下瓦斯超限；六是雙機(jī)一起工作中怎樣平穩(wěn)過渡通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量，避免出現(xiàn)安全事故；七是由于倒機(jī)，幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)共同工作，在啟動(dòng)時(shí)的電網(wǎng)承載力；八是別的不可預(yù)料問題。

面對(duì)上述問題所要做的研究工作如下：一是確定并聯(lián)運(yùn)行的兩臺(tái)共同運(yùn)轉(zhuǎn)的通風(fēng)機(jī)工作曲線以及喘振區(qū)；二是如何讓通風(fēng)機(jī)單機(jī)電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的工況曲線、通風(fēng)管網(wǎng)風(fēng)阻合理配合；三是調(diào)速中兩天通風(fēng)機(jī)共同運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)量和功率關(guān)系，以及怎樣分配功率，平穩(wěn)過渡負(fù)壓和風(fēng)量；四是確定風(fēng)門開度、系統(tǒng)風(fēng)阻的聯(lián)系；五是分析兩個(gè)風(fēng)門共同開啟時(shí)風(fēng)路短路問題；六是研究怎樣建立空氣動(dòng)力學(xué)模型以及非線性系統(tǒng)；七是保證通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)既操作便捷，又有穩(wěn)定性能，容易維護(hù)；八是保證通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，考慮投資與節(jié)能問題。

三、改進(jìn)方案

礦井主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)控制系統(tǒng)中，工控機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)很重要。工控機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過長(zhǎng)，就會(huì)早餐死機(jī)問題，鑒于此，在交換機(jī)上接入全部傳感器，以不同的工控機(jī)共同讀取數(shù)據(jù)。先在交換機(jī)上接入經(jīng)過以太網(wǎng)的PLC，并加幾臺(tái)工控機(jī)，讓她們都能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。而系統(tǒng)所采用是力創(chuàng)EDA9033A三相電參數(shù)采集模塊、百特XMD52216RS485HZ型溫度巡檢儀輸出信號(hào)都是RS485。因?yàn)榻粨Q機(jī)不能和RS485信號(hào)直接相接，因此為了安全起見，可以運(yùn)用以下兩種方法：

（一）增加串口服務(wù)器

增加MOXA串口服務(wù)器NE-4110A，且有以太網(wǎng)接口，可以自適應(yīng)100/10M，而串口則有RS422RS485(2 w/4 w)、RS422支持；對(duì)于不同的socket操作模式均支持，比如TCP Server、TCP Client、UDP Server/CLient和Ethernet Modem等Windows/Linux COM串口驅(qū)動(dòng)程序模式不需要PC，對(duì)等連接方式是利用網(wǎng)絡(luò)連接兩個(gè)串口設(shè)備。在串口服務(wù)器RS485接口上連接傳感器RS485接口，并在交換機(jī)上連接串口服務(wù)器網(wǎng)線，網(wǎng)線和工控機(jī)相連且接到交換機(jī)上。有驅(qū)動(dòng)的串口服務(wù)器把IP地址虛擬化，形成串口，運(yùn)用組態(tài)王等上位機(jī)軟件，在相關(guān)聯(lián)的COM中讀取數(shù)據(jù)。其優(yōu)勢(shì)就是編程簡(jiǎn)單，軟件設(shè)置便捷，用不著修改上位機(jī)以及PLC程序，只改動(dòng)接線就可以了；其劣勢(shì)就是傳感器內(nèi)部設(shè)置、上位機(jī)會(huì)限制通信。[2]傳感器僅和單臺(tái)工控傳輸正確數(shù)據(jù)，要是工控機(jī)不止臺(tái)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靵y很容易發(fā)生。

（二）增加PLC的RS485模塊

從PLC的RS485模塊增加角度來(lái)看，在其模塊上接入傳感器的RS485接口，程序編寫是利用電參數(shù)通信協(xié)議和溫度巡檢儀來(lái)進(jìn)行，數(shù)據(jù)可以定時(shí)讀取。其優(yōu)勢(shì)是編程方式多樣，可以明確通信協(xié)議，能夠以不同的傳感器進(jìn)行多途徑的數(shù)據(jù)傳輸；其劣勢(shì)就是變成編程困難，程序要按照傳感器通信協(xié)議來(lái)編寫。

四、結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，從串口服務(wù)器增加層面來(lái)看，數(shù)據(jù)傳輸亂是改進(jìn)方案的主要問題。所以，改進(jìn)方案選擇增加PLC的RS485模塊,且在煤礦主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)控制系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用。通過交換機(jī)把煤礦全部設(shè)備數(shù)據(jù)傳入服務(wù)器里，監(jiān)控室工控機(jī)能夠?qū)Ψ?wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、顯示。不管哪臺(tái)工控機(jī)有死機(jī)問題，其它的都能夠一直進(jìn)行監(jiān)視。所以，該種系統(tǒng)改進(jìn)方法才能達(dá)到良好的效果。

[1]褚紅偉，王紅存，郭志偉.關(guān)于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的研究[J].山東煤炭科技.2011（4）：256

[2]崔海威.東山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造方案優(yōu)化[J].中國(guó)礦山工程.2011，40（3）：55